滑动变阻器在电功率中计算试题答案及解析 下载本文

A.电流表示数的变化范围是O~0.5A B.滑动变阻器的电阻允许调节的范围是2.5~20Ω C.灯泡的最小功率是0.162W D.该电路的最大功率是2.7W 考点:电功率的计算;欧姆定律的应用。 专题:计算题;动态预测题;图析法。 分析:(1)从图中可知,灯泡L与滑动变阻器串联,电压表测量灯泡电压,电流表测量灯泡电流; (2)两电表的示数均不超过所选量程,灯泡两端电压不允许超过额定值,意思就是说电压表示数不超2.5V,电流表示数不超0.6A;

(3)根据各选项的要求,结合欧姆定律和电功率的内容进行相关计算,就可判断各选项正误. 解答:解:根据灯泡的规格“2.5V 1.25W”,求得灯泡的电阻R灯=

=

=5Ω,灯丝的电阻不改

变; A、①电流表测量灯泡的电流,灯泡两端电压不允许超过额定值,也就是电路中的电流最大为灯泡的额定电流,

即电流最大值I最大=I灯=

=

=0.5A;

=

=0.18A.

②滑动变阻器接入阻值最大时,电路中的电流最小,即电流最小值I最小=

故电流表示数的变化范围是0.18A~0.5A,因此该选项不正确. B、①滑动变阻器允许接入的最大值为20Ω; ②电路中电流最大为0.5A,根据串联电路电阻的特点,滑动变阻器允许接入的最小阻值为: R滑最小=

﹣R灯=

﹣5Ω=4Ω

故滑动变阻器接入的阻值范围是4Ω~20Ω,因此该选项不正确. C、电路中的电流最小时,灯泡的电功率最小,

∴灯泡的最小功率P灯最小=I最小R灯=(0.18A)2×5Ω=0.162W 灯泡的最小功率为0.162W,因此该选项正确.

D、电路中的电流最大时,电路的总功率最大,等于总电压和电流的乘积,

即P总最大=UI最大=4.5V×0.5A=2.25W

故电路最大功率为2.25W,因此该选项不正确. 故选C. 点评:(1)本题综合性较强,考查的内容较多,会用欧姆定律计算,会用电功率公式计算,知道串联电路的电压、电流、电阻规律;

(2)解决此类问题,没有好办法,只能逐项分析计算,通过结果判断正误.

13.如图所示的电路中,电源电压U=18V保持不变,R1=10Ω,R2的最大阻值为100Ω,电流表量程为0~0.6A,电压表量程为0~15V,则( )

2

A.当滑动变阻器R2滑片向右移动时,电压表示数变小,电流表示数变大 B.当电流表示数为0.4A时,滑动变阻器R2消耗的电功率为5.6W C.滑动变阻器R2允许的取值范围为20~50Ω D.滑动变阻器在允许的范围移动时,R1消耗的最大和最小电功率比值为4﹕1 考点:电功率的计算。

专题:计算题;动态预测题。

分析:由图可知R1和滑动变阻器R2串联,电压表测量滑动变阻器的电压,电流表测电路中的电流; (1)当滑动变阻器滑片向右移动时,接入电路的电阻变大,根据欧姆定律可知电路中电流的变化,根据串联电路的电阻分压特点可知滑动变阻器两端的电压变化;

(2)当电流表示数为0.4A时,根据欧姆定律求出R1两端的电压,根据串联电路的电压特点求出R2两端的电压,利用P=UI求出滑动变阻器R2消耗的电功率;

(3)由电流表的最大量程可知电路中允许通过的最大电流,此时滑动变阻器接入电路的电阻最小,根据

2

欧姆定律求出电路的电阻,利用电阻的串联特点求出滑动变阻器接入电路的最小值,再根据P=IR求出R1消耗的最大功率;

(4)当电压表的示数为15V时,滑动变阻器连入的电阻最大,电路中的电流最小,根据串联电路的电压特点和欧姆定律求出电路中的电流、滑动变阻器接入电路的最大阻值,再根据P=UI求出R1消耗的最小电功率,进一步得出滑动变阻器接入电路的电阻允许调节的范围和R1消耗的最大和最小电功率比值. 解答:解:(1)当滑动变阻器滑片向右移动时,接入电路的电阻变大,电路的总电阻变大; 根据欧姆定律可知电路中的电流变小,即电流表的示数变小;

根据串联电路的电阻分压特点可知,滑动变阻器两端分得的电压变大,即电压表的示数变大. (2)当电流表示数I=0.4A时,

R1两端的电压为U1=IR1=0.4A×10Ω=4V, R2两端的电压U2=U﹣U1=18V﹣4V=14V,

滑动变阻器R2消耗的电功率为P2=U2I=14V×0.4A=5.6W. (3)由题知可知电路中的最大电流应为I最大=0.6A, 即:I最大=

=

=0.6A,

∴滑动变阻器连入电路的最小值R最小=20Ω,

22

R1消耗的最大电功率:P1最大=I最大×R1=(0.6A)×10Ω=3.6W.

(4)为保护电压表,滑动变阻器两端的最大电压为15V,此时滑动变阻器连入的电阻最大,电路中的电流最小, ∵U=U1′+U2′, ∴U1′=U﹣U2′=18V﹣15V=3V, 此时电路中最小的电流为: I′=

=

=0.3A,

滑动变阻器连入的最大电阻为: R最大=

=

=50Ω;

R1消耗的最小电功率: P1最小=U1′I′=3V×0.3A=0.9W;

由此可知:滑动变阻器允许调节的范围为20Ω~50Ω,

R1消耗的最大和最小电功率比值为P1最大:P1最小=3.6W:0.9W=4:1. 故选BCD. 点评:本题考查了串联电路的特点和欧姆定律、电功率的计算,综合考虑电流表和电压表的安全使用问题,既不要超过电流表量程,也不要超过电压表量程.

14.如图所示,将滑动变阻器滑片P从某处移到另一处,电压表示数由8V变为6V,电流表示数相应由0.4A变为0.6A,则定值电阻R0消耗的电功率改变了(U保持不变,不计温度对电阻的影响)( )

A.2W B.4W C.8W D.12W 考点:电功率的计算。 专题:计算题;推理法。

分析:由电路图可知,定值电阻与滑动变阻器串联,电压表测量滑动变阻器两端的电压;根据串联电路的电阻分压特点可知,当电压表示数为8V时,电流表示数为0.4A,当电压表示数为6V时,电流表示数为0.6A;根据电源电压不变和串联电路的电压特点及欧姆定律列出等式,求出定值电阻R0的大小和电源电压,进一步求出定值电阻R0两端的电压,根据串联电路的电压特点求出R0两端的电压,再根据公式P=UI求出定值电阻R0电功率和其变化量.

解答:解:当电压表示数为U1=8V时,电流表示数为I1=0.4A时, 则电源电压为U=I1R0+U1,

当电压表示数为U2=6V时,电流表示数为I2=0.6A时, 则电源电压为U=I2R0+U2, 所以U=0.4R0+8V=0.6R0+6V, 解得R0=10Ω,U=12V.

当电压表示数为8V时,定值电阻R0两端电压为U3=12V﹣8V=4V,电流表示数为I1=0.4A, 定值电阻R0电功率P1=U3I1=4V×0.4A=1.6W;

当电压表示数为6V时,定值电阻R0两端电压为U4=12V﹣6V=6V,电流表示数为I2=0.6A, 定值电阻R0电功率P2=U4I2=6V×0.6A=3.6W; 所以定值电阻R0消耗的电功率△P=P2﹣P1=3.6W﹣1.6W=2W. 故选A.

点评:本题考查电压、电阻和电功率的计算,关键是欧姆定律的灵活应用,还要知道在串联电路中电压规律.难点是对定值电阻两端电压变化的计算.

15.如图所示电路,当滑动变阻器的滑片P从B向A端滑动时( )

A.定值电阻的电功率变大,滑动变阻器的电功率变小 B.定值电阻的电功率变小,滑动变阻器的电功率变大 C.定值电阻的电功率变小,滑动变阻器的电功率变小 D.定值电阻的电功率变大,滑动变阻器的电功率不能确定

考点:电功率的计算;滑动变阻器的使用;欧姆定律的应用。 专题:应用题;动态预测题。

分析:滑动变阻器和定值电阻串联在电路中,根据欧姆定律和电功率公式判断滑动变阻器的滑片P从B向A端滑动过程中有关物理量的变化.

解答:解:滑动变阻器和定值电阻串联在电路中,滑动变阻器滑片P从B向A移动的过程中,接入电路的电阻变小,总电阻减小;根据欧姆定律可知电路中电流变大,电阻R两端的电压变大,滑动变阻器两端的电压变小.

根据电功率公式可知电路消耗的总功率变大,定值电阻的电功率变大,

滑动变阻器两端的电压减小、电流增大、电阻减小,所以不能确定其电功率的变化. 故选D.

点评:本题考查学生能否根据滑动变阻器接入电路电阻的变化结合欧姆定律和电功率公式正确判断电路中有关物理量的变化,是一道难度较大的习题.

16.如图所示电路,电源电压保持不变,当滑动变阻器的滑片滑到c点时,电压表示数为4V,灯L正常发光;当滑动变阻器的滑片滑到b点时,电压表的示数是8V.已知灯L的电阻为4Ω,电阻Rac=Rab,则灯L的额定功率是( )

A.2W B.4W C.8W D.16W

考点:额定功率;串联电路的电压规律;欧姆定律的应用;电路的动态分析;电功率的计算。 专题:计算题;方程法。

分析:由图可知灯泡及滑动变阻器串联,电压表测量滑动变阻器上的电压;因题目中变量较多,故可以设出源电压值为U,由欧姆定律分别列出滑片在c和b处的电压关系方程求得电压值,再由滑片在c点时灯正常发光可求得额定功率.

解答:解:(1)设电源电压为U,则滑片在c点时,电路中电流I1=U1=I1Rac=

×Rac=4V﹣﹣﹣﹣﹣﹣①

,电压表示数为:U2=I1Rab=

×Rab=8V﹣﹣﹣﹣﹣﹣② ,此时电压表示数

滑片滑到b点时,电路中电流I2=

将RL=4Ω,Rac=Rab代入,并联立①式与②式得:

Rac=2Ω,Rab=8Ω, 将Rac=2Ω代入①式得:U=12V;

(2)当滑片在c点时,灯正常发光,此时灯两端的电压UL=12V﹣4V=8V; ∴灯泡的额定功率P=

=

=16W.

故选D. 点评:(1)灯的额定功率指的就是正常发光时的功率,也就是在额定电压下发挥的功率; (2)解决物理问题时,可以根据已知量列出方程,采用方程法求解.